CN117205582A - 一种木质素提炼过程中的智能监测与优化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种木质素提炼过程中的智能监测与优化系统，包括木质素溶液提炼系统、杂质处理系统和监测优化系统；所述木质素溶液提炼系统用于提炼木质素；所述杂质处理系统用于处理所述木质素溶液提炼系统提炼出的木质素溶液，所述监测优化系统包括智能监测装置、控制模块和数据存储单元，所述智能监测装置用于监测所述杂质处理系统中的各个参数，所述控制模块用于根据智能监测装置监测的参数调节优化所述杂质处理系统的操作参数，所述数据存储单元用于记录和存储所述智能监测装置所得到的数据。本方案通过对杂质处理系统进行监测，并且根据监测结果对操作参数进行调整，从而保证除杂过程的顺利进行；同时，通过对除杂过程中产生的溶液进行水糖分离，提高了资源的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及木质素提取领域，尤其涉及一种木质素提炼过程中的智能监测与优化系统。
背景技术
木质素可以作为重要的化工原料，但是在化学工业中木质素未被充分利用，木质素分离方法主要分为两大类：一类是将纤维素和半纤维素等木质素以外的成分降解，木质素作为不溶物沉淀下来；另一类是溶解并提取木质素。这些现有工艺中木质素提取率低、工艺复杂、纯度不高，不易工业化推广。
如CN209010441U的现有技术，公开了一种从农业废料中提取木质素的系统，该系统从左至右依次包括清洗池、干燥机、第一反应釜、第二反应釜、第三反应釜及第四反应釜；第一反应釜和第二反应釜间设有第一输送泵和第一离心机，第二反应釜和第三反应釜间设有第二输送泵和第二离心机，第三反应釜和第四反应釜间设有第三输送泵和第三离心机。
另一种典型的如CN106702804A的现有技术公开的一种黑液中提取木质素的方法，包括原料黑液预处理系统、烟气净化系统系统、无机膜浓缩过滤系统和酸析系统、还设有节能干燥、自动包装，采用洁净锅炉或石灰窑烟气预处理黑液装置，降低其pH值；经预处理的黑液经无机膜浓缩过滤，提高木素得率、纯度；浓缩分离的木质素液体经压滤提高干度至60％，加入硫酸酸析木素，木质素产品洗涤的酸性废水回用到黑液预处理系统，无废水排放，最大程度降低酸用量等特点。
再来看如CN109134884A的现有技术公开的一种提取造纸黑液中木质素的系统及方法所述系统包括依次连接的进料单元、超滤单元、纳滤单元和产水单元；本发明所提供的系统用于提取造纸黑液中的木质素达到分层收集，精细处理的目的。
在木质素提炼过程中，需要处理的杂质为水、糖和醋酸，在处理杂质的过程中往往需要对系统进行监控从而保证系统的除杂水平维持在一个较高的阶段，目前对木质素的研究多集中在检测方法和提取方法，在提炼过程中的监测和优化方面的研究较少，杂质往往不能被完全去除。为了解决本领域普遍存在的问题，作出了本发明。
发明内容
本发明的目的在于，针对目前所存在的不足，提出了一种木质素提炼过程中的智能监测与优化系统。
为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：
一种木质素提炼过程中的智能监测与优化系统，其特征在于：包括木质素溶液提炼系统、杂质处理系统和监测优化系统；所述木质素溶液提炼系统用于提炼木质素溶液；所述杂质处理系统用于处理所述木质素溶液提炼系统提炼出的木质素溶液，所述杂质处理系统包括蒸发器、浓缩罐、旋转过滤器、旋风烘干机，所述蒸发器用于将醋酸和水糖混合液从木质素溶液中提取出来得到一次醋酸、一次水糖混合液和初级木质素萃余液，所述浓缩罐用于从初级木质素萃余液中进一步提取醋酸和水糖混合液，得到二次醋酸、二次水糖混合液和二次木质素萃余液，所述旋转过滤器用于对一次水糖混合液和二次水糖混合液进行糖水分离，所述旋风烘干机用于将二次木质素萃余液烘干得到木质素；
所述监测优化系统包括智能监测装置、控制模块和数据存储单元，所述智能监测装置用于监测所述杂质处理系统中的各个参数，所述控制模块用于根据智能监测装置监测的参数调节优化所述杂质处理系统的操作参数，所述数据存储单元用于记录和存储所述智能监测装置所得到的数据。
更进一步的，所述智能监测装置包括由多个传感器组成的传感器列阵、数据处理模块和通信模块，所述传感器用于实时监测所述蒸发器和所述浓缩罐的参数；所述数据处理模块用于处理所述传感器列阵所得到的数据，并将其传输给所述控制模块进行分析和决策；所述通信模块用于实现智能监测装置与控制模块的数据交互。
更进一步的，所述数据处理模块还包括预处理单元、对比单元，所述预处理单元用于对传感器数据进行预处理，所述对比单元用于将数据与工作阈值进行对比，在对比单元得出数据超出工作阈值结论时向智能监测装置的报警装置发出警报信号，向通信模块发送紧急暂停信号；所述报警装置用于收到所述警报信号时发出警报音；所述控制模块包括安全阀，所述控制模块与所述通信模块信号互通，所述安全阀用于在收到紧急暂停信号时紧急暂停所述杂质处理系统。
更进一步的，所述智能监测与优化系统还包括糖浓度检测装置，所述糖浓度检测装置的入料口与所述旋转过滤器的出料口相连，所述糖浓度检测装置用于检测所述旋转过滤器过滤后水中的糖浓度；所述糖浓度检测装置包括入料口、存储罐、取样器、反应器、糖浓度分析单元、第一出料口和第二出料口，所述第一出料口与所述旋转过滤器的入料口相连，所述第二出料口与保存桶相连；所述存储罐用于保存溶液；所述取样器用于对所述存储罐中的溶液进行取样，所述反应器用于对样品进行糖浓度检测，所述糖浓度分析单元用于分析溶液中的糖浓度。
更进一步的，所述控制模块包括算法存储单元、算法执行单元、显示单元、操作单元和控制单元；所述算法存储单元用于存储算法；所述算法执行单元用于对传感器数据进行分析，并将传感器数据转化为设备调整参数；所述显示单元用于显示传感器数据以及数据指标；所述操作单元用于接收工作人员的操作；所述控制单元用于调整各个设备的操作参数。
更进一步的，所述算法存储单元内置的算法有如下的一种参数自适应的PID算法：
参数控制量＝Kp(t)*(当前误差+Ki(t)*累积误差+Kd(t)*误差变化率)；
其中，Kp(t)、Ki(t)和Kd(t)分别是t时刻比例、积分和微分的自适应参数；
具体的，自适应参数的调节公式如下：
Kp(t)＝Kp0+ΔKp(t)；Ki(t)＝Ki0+ΔKi(t)；Kd(t)＝Kd0+ΔKd(t)；
其中，Kp0、Ki0和Kd0是预先设置好的初始的PID参数，ΔKp(t)、ΔKi(t)和ΔKd(t)是t时刻根据误差信号计算得到的参数修正量；
所述误差信号通过参考模型输出与实际系统输出之间的差异计算得到：
e(t)＝log10(|1-(y_ref(t)-y(t))|)；
其中，e(t)是误差信号，y_ref(t)是t时刻参考模型的输出，y(t)是t时刻实际系统的输出；
根据误差信号计算出参数修正量的公式如下：
ΔKp(t)＝γp*e(t)；ΔKi(t)＝γi*∫e(t)dt；ΔKd(t)＝γd*de(t)/dt；
其中，γp、γi和γd是根据经验获取的自适应参数调节的增益参数，用于控制参数修正的速度和幅度。
更进一步的，如图3所示，还包括应用于上述智能监测与优化系统的一种木质素提炼过程中的智能监测与优化系统的工作方法，包括以下步骤:
S1,所述木质素溶液提炼系统提炼木质素，得到木质素溶液；
S2,木质素溶液转移到所述蒸发器，所述监测优化系统对所述蒸发器进行实时监测，并实时调节所述蒸发器的操作参数，所述蒸发器从木质素溶液中将醋酸和水糖混合液分离出来得到一次醋酸、一次水糖混合液和初级木质素萃余液；
S3,木质素溶液转移到所述浓缩罐，所述监测优化系统对所述浓缩罐进行实时监测，并实时调节所述浓缩罐的操作参数，所述浓缩罐从初级木质素萃余液中进一步提取醋酸和水糖混合液得到二次醋酸、二次水糖混合液和二次木质素萃余液；
S4,所述旋转过滤器对一次水糖混合液和二次水糖混合液进行过滤，将糖与水进行分离；
S5,所述糖浓度检测装置对过滤后的溶液中的糖浓度进行检测；
S6,所述旋转烘干器将二次木质素萃余液烘干，得到木质素。
更进一步的，如图4所示，糖浓度检测装置对溶液中的糖浓度检测包括以下步骤：
S51,所述糖浓度检测装置的入料口打开，溶液从所述旋转过滤器的出料口，经所述糖浓度检测装置的入料口流入所述存储罐内部；
S52,所述取样器从所述存储罐内提取溶液样本，并将样本注入所述反应器中；
S53,通过折射率测定法测定样本的折射率；
S54,所述糖浓度分析单元对折射率进行分析，将折射率换算为糖浓度；
S55,所述取样器将反应器内的溶液转移回所述存储罐内；
S56,所述糖浓度分析单元判断糖浓度是否达到过滤标准，若达到，则第二出料口打开，溶液流入保存桶；反之，第一出料口打开，溶液流回旋转过滤器。
更进一步的，通过折射率测定法测定样本包括以下步骤：
S351,对仪器进行校准；
S352,对样本进行扫描，检测样本中是否含有固体杂质；
S353,静置样本，直至样本溶液表面无气泡和波纹；
S354,记录温度和压力；
S356,发射光束穿过样本，检测光束的折射角度，所述糖浓度分析单元将折射角度换算为样本的折射率。
本方案的有益效果：在对木质素溶液进行除杂的过程中，通过对杂质处理系统进行监测，并且根据监测结果对操作参数进行调整，从而保证除杂过程的顺利进行；同时，通过对除杂过程中产生的溶液进行水糖分离，提高了资源的利用率。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定相同的部分。
图1为本发明系统结构示意图。
图2为本发明的智能监测装置和控制模块的结构示意图。
图3为本发明的木质素提炼过程中的智能监测与优化系统的工作方法的流程图。
图4为本发明糖浓度检测装置对溶液中的糖浓度检测的流程图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
实施例一：
根据图1到图4，本实施例提供一种木质素提炼过程中的智能监测与优化系统，包括木质素溶液提炼系统、杂质处理系统和监测优化系统；所述木质素溶液提炼系统用于提炼木质素溶液；所述杂质处理系统用于处理所述木质素溶液提炼系统提炼出的木质素溶液，所述杂质处理系统包括蒸发器、浓缩罐、旋转过滤器、旋风烘干机，所述蒸发器用于将醋酸和水糖混合液从木质素溶液中提取出来得到一次醋酸、一次水糖混合液和初级木质素萃余液，所述浓缩罐用于从初级木质素萃余液中进一步提取醋酸和水糖混合液，得到二次醋酸、二次水糖混合液和二次木质素萃余液，所述旋转过滤器用于对一次水糖混合液和二次水糖混合液进行糖水分离，所述旋风烘干机用于将二次木质素萃余液烘干得到木质素；
所述监测优化系统包括智能监测装置、控制模块和数据存储单元，所述智能监测装置用于监测所述杂质处理系统中的各个参数，所述控制模块用于根据智能监测装置监测的参数调节优化所述杂质处理系统的操作参数，所述数据存储单元用于记录和存储所述智能监测装置所得到的数据。
具体的，所述蒸发器和所述浓缩罐通过蒸汽加热的方式，将醋酸和水糖混合液从木质素溶液中蒸发出来；所述旋转过滤器通过循环水洗的方式将进行糖水分离。
更进一步的，所述智能监测装置包括由多个传感器组成的传感器列阵、数据处理模块和通信模块，所述传感器用于实时监测所述蒸发器和所述浓缩罐的参数；所述数据处理模块用于处理所述传感器列阵所得到的数据，并将其传输给所述控制模块进行分析和决策；所述通信模块用于实现智能监测装置与控制模块的数据交互。
更进一步的，所述数据处理模块还包括预处理单元、对比单元，所述预处理单元用于对传感器数据进行预处理，所述对比单元用于将数据与工作阈值进行对比，在对比单元得出数据超出工作阈值结论时向智能监测装置的报警装置发出警报信号，向通信模块发送紧急暂停信号；所述报警装置用于收到所述警报信号时发出警报音；所述控制模块包括安全阀，所述控制模块与所述通信模块信号互通，所述安全阀用于在收到紧急暂停信号时紧急暂停所述杂质处理系统。
具体的，当所述预处理单元对数据进行处理后，会将数据发送到所述对比单元。所述对比单元将数据与工作阈值进行对比，当数据超出工作阈值时，所述对比单元向所述警报装置发出警报信号，所述警报装置发出警报音以提醒工作人员；同时所述对比单元通过所述通信模块将紧急暂停信号发送到所述控制模块的安全阀，所述安全阀对所述杂质处理系统进行紧急暂停；当数据没有超出工作阈值时，所述对比单元通过所述通信模块将数据发送到所述控制模块的算法执行单元对传感器数据进行分析，以优化杂质处理系统的工作精度。
更进一步的，所述监测优化系统还包括糖浓度检测装置，所述糖浓度检测装置的入料口与所述旋转过滤器的出料口相连，所述糖浓度检测装置用于检测所述旋转过滤器过滤后水中的糖浓度；所述糖浓度检测装置包括入料口、存储罐、取样器、反应器、糖浓度分析单元、第一出料口和第二出料口，所述第一出料口与所述旋转过滤器的入料口相连，所述第二出料口与保存桶相连；所述存储罐用于保存溶液；所述取样器用于对所述存储罐中的溶液进行取样，所述反应器用于对样品进行糖浓度检测，所述糖浓度分析单元用于分析溶液中的糖浓度。
更进一步的，所述控制模块还包括算法存储单元、算法执行单元、显示单元、操作单元和控制单元；所述算法存储单元用于存储算法；所述算法执行单元用于对传感器数据进行分析，并将传感器数据转化为设备调整参数；所述显示单元用于显示传感器数据以及数据指标；所述操作单元用于接收工作人员的操作；所述控制单元用于调整各个设备的操作参数。
具体的，所述算法执行模块通过PID算法对所述杂质处理系统的操作参数进行调整。
具体的，所述控制单元基于所述设备调整参数和所述操作单元所接收的工作人员的操作，对各个设备的操作参数进行调整。
更进一步的，所述算法存储单元内置的算法有如下的一种参数自适应的PID算法：
参数控制量＝Kp(t)*(当前误差+Ki(t)*累积误差+Kd(t)*误差变化率)；
具体的，当前误差为通过计算上一次进行参数调节后系统所产生实际输出与通过参考模型得到的输出的差值得到，累计误差为通过操作时间内进行过参数调节后所产生的所有当前误差累加得到，误差变化率为通过操作时间内进行过参数调节后所产生的当前误差的变化率，所述操作时间为系统开始运行至今的时长。
其中，Kp(t)、Ki(t)和Kd(t)分别是t时刻比例、积分和微分的自适应参数；
具体的，自适应参数的调节公式如下：
Kp(t)＝Kp0+ΔKp(t)；Ki(t)＝Ki0+ΔKi(t)；Kd(t)＝Kd0+ΔKd(t)；
其中，Kp0、Ki0和Kd0是预先设置好的初始的PID参数，ΔKp(t)、ΔKi(t)和ΔKd(t)是t时刻根据误差信号计算得到的参数修正量；
所述误差信号通过参考模型输出与实际系统输出之间的差异计算得到：
e(t)＝log10(|1-(y_ref(t)-y(t))|)；
其中，e(t)是误差信号，y_ref(t)是t时刻参考模型的输出，y(t)是t时刻实际系统的输出；
具体的，本领域技术人员通过收集每个设备的过往的参数调节记录以及进行参数调节时所产生的对应设备的输出可以建立一个参考模型：例如可以通过将系统过往的输入参数和输出参数输入到MATLAB、Python等工具进行拟合实现，拟合能够建立参数调节与其输出的关系，拟合的结果通常是以一个传递函数来作为参考模型，通过在工具中选择拟合曲线的类型和多个样本数据校验寻找输出结果最理想的函数作为最终的参考模型；具体的，传递函数可以是二阶振荡环节传递函数或一阶惯性环节传递函数等。
根据误差信号计算出参数修正量的公式如下：
ΔKp(t)＝γp*e(t)；ΔKi(t)＝γi*∫e(t)dt；ΔKd(t)＝γd*de(t)/dt；
其中，γp、γi和γd是根据经验获取的自适应参数调节的增益参数，用于控制参数修正的速度和幅度。
具体的，γp、γi和γd针对每个设备具有不同的值，由于其取值越大，参数调节的次数越少，但误差越大，因此其取值一般为设备正常工作时各个参数的设定范围的百分之零点五到百分之三之间，如旋转过滤器在进行旋转过滤时其旋转速率为A～B，则其所对应的γp、γi和γd的值均在0.005*(B-A)到0.038*(B-A)之间，其具体取值可由技术人员进行设定。
更进一步的，如图3所示，还包括应用于上述智能监测与优化系统的一种木质素提炼过程中的智能监测与优化系统的工作方法，包括以下步骤:
S1,所述木质素溶液提炼系统提炼木质素，得到木质素溶液；
S2,木质素溶液转移到所述蒸发器，所述监测优化系统对所述蒸发器进行实时监测，并实时调节所述蒸发器的操作参数，所述蒸发器从木质素溶液中将醋酸和水糖混合液分离出来得到一次醋酸、一次水糖混合液和初级木质素萃余液；
S3,初级木质素萃余液转移到所述浓缩罐，所述监测优化系统对所述浓缩罐进行实时监测，并实时调节所述浓缩罐的操作参数，所述浓缩罐从初级木质素萃余液中进一步提取醋酸和水糖混合液得到二次醋酸、二次水糖混合液和二次木质素萃余液；
S4,所述旋转过滤器对一次水糖混合液和二次水糖混合液进行过滤，将糖与水进行分离；
S5,所述糖浓度检测装置对过滤后的溶液中的糖浓度进行检测；
S6,所述旋转烘干器将二次木质素萃余液烘干，得到木质素。
更进一步的，如图4所示，糖浓度检测装置对溶液中的糖浓度检测包括以下步骤：
S51,所述糖浓度检测装置的入料口打开，溶液从所述旋转过滤器的出料口，经所述糖浓度检测装置的入料口流入所述存储罐内部；
S52,所述取样器从所述存储罐内提取溶液样本，并将样本注入所述反应器中；
S53,通过折射率测定法测定样本的折射率；
S54,所述糖浓度分析单元对折射率进行分析，将折射率换算为糖浓度；
S55,所述取样器将反应器内的溶液转移回所述存储罐内；
S56,所述糖浓度分析单元判断糖浓度是否达到过滤标准，若达到，则第二出料口打开，溶液流入保存桶；反之，第一出料口打开，溶液流回旋转过滤器。
值得说明的是，所述第一出料口和所述第二出料口在未工作时处于关闭状态。
更进一步的，通过折射率测定法测定样本包括以下步骤：
S351,对仪器进行校准；
S352,对样本进行扫描，检测样本中是否含有固体杂质；
S353,静置样本，直至样本溶液表面无气泡和波纹；
S354,记录温度和压力；
S356,发射光束穿过样本，检测光束的折射角度，所述糖浓度分析单元将折射角度换算为样本的折射率。
本实施例的有益效果：在对木质素溶液进行除杂的过程中，通过对杂质处理系统进行监测，并且根据监测结果对操作参数进行调整，从而保证除杂过程的顺利进行；同时，通过对除杂过程中产生的溶液进行水糖分离，提高了资源的利用率。
实施例二：
本实施例应当理解为包含前述任一一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进，还在于包括用于对所述杂质处理系统控制参数进行自动控制的参数自适应的PID算法，具体的，可以为对蒸发器和浓缩罐内压力和温度进行自动控制的一种参数自适应的PID算法，该方法内置在监测优化系统的算法存储单元内，所述PID算法由下式进行表示：
参数控制量＝Kp(t)*(当前误差+Ki(t)*累积误差+Kd(t)*误差变化率)；
其中，Kp(t)、Ki(t)和Kd(t)分别是t时刻比例、积分和微分的自适应参数；
具体的，自适应参数的调节公式如下：
Kp(t)＝Kp0+ΔKp(t)；Ki(t)＝Ki0+ΔKi(t)；Kd(t)＝Kd0+ΔKd(t)；
其中，Kp0、Ki0和Kd0是本领域技术人员根据经验预先设置好的初始的PID参数，ΔKp(t)、ΔKi(t)和ΔKd(t)是t时刻根据误差信号计算得到的参数修正量；
所述误差信号可以通过参考模型输出与实际系统输出之间的差异计算得到：
e(t)＝log10(|1-(y_ref(t)-y(t))|)；
其中，e(t)是误差信号，y_ref(t)是t时刻参考模型的输出，y(t)是t时刻实际系统的输出；
根据误差信号，可以计算出参数修正量：
ΔKp(t)＝γp*e(t)；ΔKi(t)＝γi*∫e(t)dt；ΔKd(t)＝γd*de(t)/dt；
其中，γp、γi和γd是本领域技术人员根据经验获取的自适应参数调节的增益参数，用于控制参数修正的速度和幅度。
本实施例的有益效果；相较于一般的PID算法，本实施例通过不断地根据误差信号调整PID参数，可以使控制系统自适应地适应不同的工作条件和系统变化，从而提高控制性能和稳定性。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素可以更新的。
Claims (8)
1.一种木质素提炼过程中的智能监测与优化系统，其特征在于：包括木质素溶液提炼系统、杂质处理系统和监测优化系统；所述木质素溶液提炼系统用于提炼木质素溶液；所述杂质处理系统用于处理所述木质素溶液提炼系统提炼出的木质素溶液，所述杂质处理系统包括蒸发器、浓缩罐、旋转过滤器、旋风烘干机，所述蒸发器用于将醋酸和水糖混合液从木质素溶液中提取出来得到一次醋酸、一次水糖混合液和初级木质素萃余液，所述浓缩罐用于从初级木质素萃余液中进一步提取醋酸和水糖混合液，得到二次醋酸、二次水糖混合液和二次木质素萃余液，所述旋转过滤器用于对一次水糖混合液和二次水糖混合液进行糖水分离，所述旋风烘干机用于将二次木质素萃余液烘干得到木质素；
所述监测优化系统包括智能监测装置、控制模块和数据存储单元，所述智能监测装置用于监测所述杂质处理系统中的各个参数，所述控制模块用于根据智能监测装置监测的参数调节优化所述杂质处理系统的操作参数，所述数据存储单元用于记录和存储所述智能监测装置所得到的数据；其中，所述智能监测装置包括由多个传感器组成的传感器列阵、数据处理模块和通信模块，所述传感器用于实时监测所述蒸发器和所述浓缩罐的参数；所述数据处理模块用于处理所述传感器列阵所得到的数据，并将其传输给所述控制模块进行分析和决策；所述通信模块用于实现智能监测装置与控制模块的数据交互。
2.根据权利要求1所述的一种木质素提炼过程中的智能监测与优化系统，其特征在于：所述数据处理模块还包括预处理单元、对比单元，所述预处理单元用于对传感器数据进行预处理，所述对比单元用于将数据与工作阈值进行对比，在对比单元得出数据超出工作阈值结论时向智能监测装置的报警装置发出警报信号，向通信模块发送紧急暂停信号；所述报警装置用于收到所述警报信号时发出警报音；所述控制模块包括安全阀，所述控制模块与所述通信模块信号互通，所述安全阀用于在收到紧急暂停信号时紧急暂停所述杂质处理系统。
3.根据权利要求2所述的一种木质素提炼过程中的智能监测与优化系统，其特征在于：所述智能监测与优化系统还包括糖浓度检测装置，所述糖浓度检测装置的入料口与所述旋转过滤器的出料口相连，所述糖浓度检测装置用于检测所述旋转过滤器过滤后水中的糖浓度；所述糖浓度检测装置包括入料口、存储罐、取样器、反应器、糖浓度分析单元、第一出料口和第二出料口，所述第一出料口与所述旋转过滤器的入料口相连，所述第二出料口与保存桶相连；所述存储罐用于保存溶液；所述取样器用于对所述存储罐中的溶液进行取样，所述反应器用于对样品进行糖浓度检测，所述糖浓度分析单元用于分析溶液中的糖浓度。
4.根据权利要求3所述的一种木质素提炼过程中的智能监测与优化系统，其特征在于：所述控制模块包括算法存储单元、算法执行单元、显示单元、操作单元和控制单元；所述算法存储单元用于存储算法；所述算法执行单元用于对传感器数据进行分析，并将传感器数据转化为设备调整参数；所述显示单元用于显示传感器数据以及数据指标；所述操作单元用于接收工作人员的操作；所述控制单元用于调整各个设备的操作参数。
5.根据权利要求4所述的一种木质素提炼过程中的智能监测与优化系统，其特征在于：所述算法存储单元内置的算法包括如下的一种参数自适应的PID算法：
参数控制量＝Kp(t)*(当前误差+Ki(t)*累积误差+Kd(t)*误差变化率)；
其中，Kp(t)、Ki(t)和Kd(t)分别是t时刻比例、积分和微分的自适应参数；
具体的，自适应参数的调节公式如下：
Kp(t)＝Kp0+ΔKp(t)；Ki(t)＝Ki0+ΔKi(t)；Kd(t)＝Kd0+ΔKd(t)；
其中，Kp0、Ki0和Kd0是预先设置好的初始的PID参数，ΔKp(t)、ΔKi(t)和ΔKd(t)是t时刻根据误差信号计算得到的参数修正量；
所述误差信号通过参考模型输出与实际系统输出之间的差异计算得到：
e(t)＝log10(|1-(y_ref(t)-y(t))|)；
其中，e(t)是误差信号，y_ref(t)是t时刻参考模型的输出，y(t)是t时刻实际系统的输出；
根据误差信号计算出参数修正量的公式如下：
ΔKp(t)＝γp*e(t)；ΔKi(t)＝γi*∫e(t)dt；ΔKd(t)＝γd*de(t)/dt；
其中，γp、γi和γd是根据经验获取的自适应参数调节的增益参数，用于控制参数修正的速度和幅度。
6.应用于如权利要求5所述智能监测与优化系统的一种木质素提炼过程中的智能监测与优化系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤:
S1,所述木质素溶液提炼系统提炼木质素，得到木质素溶液；
S2,木质素溶液转移到所述蒸发器，所述监测优化系统对所述蒸发器进行实时监测，并实时调节所述蒸发器的操作参数，所述蒸发器从木质素溶液中将醋酸和水糖混合液分离出来得到一次醋酸、一次水糖混合液和初级木质素萃余液；
S3,木质素溶液转移到所述浓缩罐，所述监测优化系统对所述浓缩罐进行实时监测，并实时调节所述浓缩罐的操作参数，所述浓缩罐从初级木质素萃余液中进一步提取醋酸和水糖混合液得到二次醋酸、二次水糖混合液和二次木质素萃余液；
S4,所述旋转过滤器对一次水糖混合液和二次水糖混合液进行过滤，将糖与水进行分离；
S5,所述糖浓度检测装置对过滤后的溶液中的糖浓度进行检测；
S6,所述旋风烘干机将二次木质素萃余液烘干，得到木质素。
7.根据权利要求6所述的一种木质素提炼过程中的智能监测与优化系统的工作方法，其特征在于，糖浓度检测装置对溶液中的糖浓度检测包括以下步骤：
S51,所述糖浓度检测装置的入料口打开，溶液从所述旋转过滤器的出料口，经所述糖浓度检测装置的入料口流入所述存储罐内部；
S52,所述取样器从所述存储罐内提取溶液样本，并将样本注入所述反应器中；
S53,通过折射率测定法测定样本的折射率；
S54,所述糖浓度分析单元对折射率进行分析，将折射率换算为糖浓度；
S55,所述取样器将反应器内的溶液转移回所述存储罐内；
S56,所述糖浓度分析单元判断糖浓度是否达到过滤标准，若达到，则第二出料口打开，溶液流入保存桶；反之，第一出料口打开，溶液流回旋转过滤器。
8.根据权利要求7所述的一种木质素提炼过程中的智能监测与优化系统的工作方法，其特征在于，通过折射率测定法测定样本包括以下步骤：
S351,对仪器进行校准；
S352,对样本进行扫描，检测样本中是否含有固体杂质；
S353,静置样本，直至样本溶液表面无气泡和波纹；
S354,记录温度和压力；
S356,发射光束穿过样本，检测光束的折射角度，所述糖浓度分析单元将折射角度换算为样本的折射率。
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|---|---|---|---|---|
| CN108166293A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-06-15 | 湖南省农业科学院 | 一种辐照-化学法联合处理植物纤维性农业废弃物的方法及其系统 |
| CN109825359A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-05-31 | 南京林业大学 | 一种利用造纸黑液制备生物基润滑油的方法及专用生产装置 |
| CN116889843A (zh) * | 2023-07-10 | 2023-10-17 | 军安绿色新材料科技(广州)有限公司 | 一种应用于木质素提炼过程的热平衡系统 |
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2023
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